致密砂岩气藏是指储集于低孔隙度(小于10%)和低渗透率(小于0.1×10-3μm2)砂岩中的非常规天然气资源，通常其含气饱和度低(小于60%)，含水饱和度高(大于40%)，依靠常规技术难以开采，但在一定经济和技术措施下可获得工业天然气产能(戴金星等，2012；Zou et al., 2012).就其探明储量和开发技术实力而言，致密砂岩气是中国近期最具现实勘探开发意义的非常规天然气领域(石玉江等，2012).戴金星等(2010)研究指出与页岩气和煤层气等非常规天然气相比，中国近期的非常规气勘探开发即应以致密砂岩气为先(戴金星等，2012).然而由于致密砂岩储层在漫长的地质历史时期一般要经历复杂的成岩作用和构造改造(Morad et al., 2010；Ozkan et al., 2011)，该类气藏储层通常表现出埋藏深度大、成岩强度高、岩性致密、物性差、孔隙结构复杂和非均质性强等特点(蔡希源，2010).通常致密砂岩气储层独特的渗流机理和微观孔隙结构控制着气藏的分布规律(李海燕等，2012)，在开发过程中还影响着储层的产液性质和产能(刘向君等，2007).因此对致密砂岩储层而言，只有从其孔隙结构入手，深入揭示储层的内部结构特征(陈欢庆等，2013)，并对其进行分类评价，才能更有效地反映储层储集性能和渗流特征，充分挖掘其油气产能并更好地进行储集体预测(赖锦等，2013a).

克深气田是在库车坳陷深层继克拉2、迪那2和大北1气田等发现并建成投产后相继发现的又一储量超千亿立方米的大型致密砂岩气田(杨涛等，2012).气田所处的克拉苏构造带紧邻生烃凹陷，且发育优质的储盖组合，具有优越的油气成藏地质条件良好的油气勘探前景，其主力产层为下白垩统巴什基奇克组砂岩储集体(雷刚林等，2007).然而作为典型的背斜构造型致密砂岩气(戴金星等，2012)，克深气田天然气主要分布在背斜构造高部位，气藏具高温、高压、高产、高丰度、产量受裂缝和有效储层控制的基本特征(李建忠等，2012).储层表现为超深埋藏、特低物性、岩性致密、成因复杂的特征，定量评价及描述难度大.虽然巴什基奇克组致密砂岩中裂缝的发育可以显著改善渗透率并降低有效储层物性下限，同时也能对油气井产能产生直接的影响(周新桂等，2003；Ameen et al., 2009).然而研究表明，有效基质孔隙发育带同样是深层致密砂岩气藏稳产的基础(蔡希源，2010)，只有当气井同时穿越孔隙和裂缝发育带时，才能获得高产稳产，否则只能造成低产，或虽有早期高产，但稳产时间短(曾联波，2004；Zeng et al., 2013).因此，该裂缝性致密砂岩基质部分的微观孔隙结构特征研究对储层综合评价同样重要.

本文由此通过岩心观察、镜下薄片、扫描电镜和X衍射、物性和压汞等资料分析，对克深地区巴什基奇克组致密砂岩储层的岩石学特征、物性及微观孔隙结构特征进行了研究.并从影响储层孔隙与喉道的地质因素出发，探讨造成这种孔隙结构的影响因素，以期为该区致密砂岩气储层综合评价研究提供理论依据. 1 储层基本特征 1.1 储层岩石学特征

巴什基奇克组自下而上可分为巴三段、巴二段和巴一段，巴什基奇克组总体属于三角洲沉积体系，沉积相分异主要体现在纵向上(韩登林等，2009)，巴三段沉积时期，构造活动相对强烈，此时天山造山带已经隆升，地形陡、物源近，气候炎热、干燥，形成扇三角洲沉积，巴二段和巴一段沉积时期，地形差降小，输入坳陷的物质变细，属辫状河三角洲前缘沉积，发育水下分流河道、河口坝、水下分流间湾等微相(张惠良等，2012).由于目的层埋藏较深(平均大于6500 m)，巴三段大多未钻穿，因此此次研究以巴二段和巴一段为主.

根据岩心观察、普通薄片、铸体薄片、阴极s发光照片、X衍射以及扫描电镜分析资料，储层以褐色、棕褐色岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主(图 1)，石英含量主要分布在32%～65%，平均42.5%，长石含量17%～45%，平均32.1%，以钾长石和钠长石为主，岩屑12%～45%，平均26.4%，以变质岩岩屑和岩浆岩岩屑为主，沉积岩岩屑较少.粒度主要是中-细砂级别，颗粒分选中等-好，磨圆以次棱角状为主，颗粒之间接触关系主要为点-线式，部分颗粒分选较差或者颗粒粒度较细层段可见线接触，胶结类型以孔隙式为主.填隙物含量较高，杂基1%～15%，以泥质和铁泥质为主，平均3.4%，胶结物含量1%～25%，平均5.2%，以方解石、白云石、铁方解石和铁白云石为主，粘土矿物以伊利石、绿泥石和伊/蒙混层为主.储层总体具成分成熟度较低和结构成熟度中等偏高的特点，揭示出其近物源、相对快速堆积的扇三角洲-辫状河三角洲前缘沉积特征.

根据岩心常规分析资料，储层孔隙度0.65%～12.90%，平均5.59%，渗透率0.01～33.70×10-3μm2，平均0.50×10-3μm2，孔隙度与渗透率具有一定正相关关系，证明巴什基奇克组储层虽普遍发育构造裂缝，但孔隙仍是主要储集空间(图 2).同一孔隙度样品渗透率分布范围较宽，不同样品孔、渗关系的差异取决于岩石的微观孔隙结构特征，特别是喉道的几何形状、大小和分布(王瑞飞等，2008).因此常规物性分析不能完全反映岩石的内在特征，而只有增加对孔隙结构的了解才能正确地反映其储集性能和渗流特征(蒲秀刚等，2006；赖锦等，2013a).

铸体薄片及扫描电镜观察表明，研究区储层孔隙类型多样，极不规则，大小相差悬殊，且孔径分布不均匀.由于研究区特殊的成岩背景而保留的原生粒间孔隙，一般呈弧面三角形或者不规则多边形状(图 3A，3B，3C和3D)，长石和岩屑溶蚀形成的粒内、粒间孔隙也是储层重要的储集空间，镜下可见到众多的长石和岩屑溶蚀形成的粒内孔隙(图 3C，3D，3E，3E)，甚至可溶蚀形成铸模孔(图 3F).粘土矿物(伊利石和伊蒙混层)晶间孔数目较多(图 3G，3H)，但其孔径及喉道半径较小，对储层储集和渗流性能意义不大.而由破裂作用而形成的微裂缝(图 3I，3J，宽度小于0.1mm，肉眼不能识别，只能在薄片下见到)能一定程度上增加储层储集空间和改善其渗流性能.

扫描电镜、铸体薄片和荧光薄片观察表明，储层孔喉类型多样但均较细小，孔隙连通性差，且由于颗粒间的接触关系以线接触为主，偶为缝合线接触，且陆源杂基和自生粘土矿物常充填孔隙空间，堵塞喉道，因此其喉道类型以片状(图 3K，3L)、弯片状(图 3M，3N)和管束状(图 3O，3P)为主，孔喉组合整体以细孔-微喉型为主.此外，铸体薄片和荧光薄片镜下观察均发现，连接孔隙之间的喉道还有微裂缝类型(图 3I，3J).与孔喉直径处于同一量级的微观裂缝，虽然其渗流作用不如宏观裂缝，但它却能显著改善储层的微观孔隙结构，对致密砂岩储层的储渗具有重要意义(曾联波等，2007).

克深地区所处的克拉苏构造带为南天山造山带之前的第二排构造带，是地应力集中、岩石变形较强的区带，也是裂缝的主要发育带，岩心和成像测井观察均表明克深地区巴什基奇克组储层中裂缝非常发育，且由于地层在受构造应力作用，大裂缝的产生必然伴随着有微裂缝的形成，两者的发育趋势是一致的(陈必孝和徐炳高，2003).因此，伴随宏观裂缝而产生的众多微观裂缝对储层储渗性能及微观孔隙结构的改善是非常显著的(李杪等，2013).

总体上，巴什基奇克组储层孔隙类型多样，成岩溶孔、原生粒间孔与微孔隙等共存，且喉道细小，孔喉组合类型主要以中孔微喉和小孔微喉型为主，可见少量中孔微细喉型和中孔微裂缝等其他孔喉组合，孔隙间的连通性很差. 2 储层孔隙结构特征

克深2构造的压汞资料全部为高压压汞，其最大进汞压力为180 MPa，进汞的孔喉半径为0.004 μm，而一般的常规压汞的最大进汞压力为32.1 MPa，能反映的最小孔喉半径为0.02 μm.从克深1、201、202、205、206、207六口井115个压汞资料分析来看，除部分样品因微裂缝发育而不具代表性外，压汞曲线的排驱压力一般较高为1.1~8 MPa，平均4.85 MPa.孔喉半径小、且分选较差，主要流通孔喉半径为0.04~0.25 μm，总体属中细孔微细喉的孔隙结构特征.根据管压力曲线形态和排驱压力、基质孔隙度、渗透率、最大孔喉半径及平均孔喉半径参数等，可将克深地区储层基质孔隙孔喉结构划分为4种典型类型，不同孔隙结构类型的储层具有不同的物性特征及不同的产液能力.总体上克深区块储集岩孔隙结构主要以Ⅱ类、Ⅲ类为主(表 1和图 4)①②. ①莫涛. 克深气田克深2井区探明储量报告[R]. 2013. ②信毅，周磊，陈伟中，等. 克深气田克深2井区白垩系测井储层参数研究[R]. 2012.

前已述及，巴什基奇克组储层存在多种孔隙喉道类型，结构复杂，高压压汞实验表明储集岩进汞饱和度较高，而退汞效率差，孔喉分布状况差，孔喉连通性差.具有深层高压低渗砂岩储层非均质性强的特点，且物性越好，非均质性越强(王瑞飞等，2012).研究表明，对致密砂岩储层而言，其孔隙大小及分布性质差异不大，微观孔隙结构的差异主要体现在喉道半径的大小和分布上(庞振宇等，2013；冉新权等，2013).喉道是控制致密砂岩储层品质的决定因素(王瑞飞等，2009；庞振宇等，2013；冉新权等，2013)，不同级别渗透率的砂岩其主要喉道大小和峰值喉道大小存在一定差异(李杪等，2013)，一般渗透率较低时，小喉道对渗透率贡献大，喉道半径峰值高，渗透率较高的岩样，较少数量的大孔喉贡献了渗透率的绝大部分，喉道半径峰值逐渐降低(王瑞飞等，2009；连承波等，2010；庞振宇等，2013).因此致密砂岩储层中对渗流能力起主要控制作用的是较粗的喉道，即最大连通喉道，其半径大小及其控制的孔隙体积的多少很大程度上决定着储层的渗透率(冉新权等，2013)，在总体孔喉较小的背景下，随着较大孔喉半径的增大储层物性变好，而储层物性随着孔喉集中程度的增强(分选系数减小)而变差(连承波等，2010).事实上，正是喉道的差异导致物的性和微观孔隙结构上差异影响着最终的开发效果(王瑞飞等，2009).

然而在将储层压汞参数关联储层的物性，即试图建立最大孔喉半径、分选系数与渗透率关系时，发现相关性很差(图 5a和5b)，且反映喉道体积与孔隙体积的综合信息的退汞效率与渗透率也没有良好的统计相关关系(图 5c).甚至连能够定量表征储层孔隙大小分布和孔隙结构非均质及复杂程度的分形维数(马新仿等，2005)，(作和lgS的双对数坐标图，通过线性回归拟合得到直线的斜率和截距就可以求出分形维数D，分形维数计算公式和过程如下式1(马新仿等，2004)和图 6).其与排驱压力和储集层品质指数RQI(渗透率K与孔隙度φ比值的平方根，能准确地反映储集层孔隙结构和岩石物理性质的变化(张龙海等，2008))等的相关性也较差(图 5d，5e)，仅与分选系数具有一定的统计相关关系(图 5f)，因此也难以通过分形维数来定量描述孔隙结构的复杂程度，并实现其分类评价(廖明光等，2000).

由此说明影响致密砂岩储层孔、渗物性的因素较多，受各种地质因素的共同影响，导致孔喉结构的非均质性较强.单靠一种参数是很难实现孔隙结构的定量表征的，因此需要对储集岩孔隙结构成因机理进行深入分析. 3 成因机理分析

致密砂岩储层独特的渗流机理和微观孔隙结构是在沉积环境基础上，在漫长的地质历史时期中，沉积物经历成岩场和构造应力场共同作用的结果(王瑞飞和孙卫，2009；李海燕等，2012).储层形成过程中物性演化正是多种因素共同影响的综合反映，沉积、成岩和构造三种因素相互影响、相互制约，不同成因类型的储层各因素的影响程度不同(王瑞飞等，2008).而不同类型孔隙、喉道组成的储集空间，渗透率存在较大差异，物性差异正是孔喉特征差异的一种具体表现(高辉等，2011).为此，通过深入剖析储层、形成的地质条件，能帮助研究者从深层次准确把握储层孔隙结构的特征，精确分析储层的孔隙结构成因机理及其在埋藏成岩过程中的演化规律同时也有利于优质储集体的预测等工作(赖锦等， 2013a，2013b). 3.1 沉积微相

沉积微相是影响储层物性最宏观、最直接的地质因素，不同的沉积微相具有不同的水动力条件，形成的沉积物的沉积构造、岩相组合及泥质含量等均具差异(王瑞飞和孙卫，2009；樊爱萍等，2011).而同一种沉积微相砂体岩性岩相特征的差异也会使得其物性有所不同.因此沉积作用是决定储层孔隙发育的先天条件，它控制着储层的原始孔隙度和分布，同时也对后期成岩作用强度与成岩演化过程产生影响，因此不同沉积微相砂体一般具有不同的孔喉组合和不同的孔隙结构特征(王瑞飞和孙卫，2009；李杪等，2013).沉积作用对致密砂岩储层孔隙结构的影响突出表现为不同粒度和不同成分砂岩具有不同的孔喉分布(Morad et al., 2010；张创等，2012；Nguyen et al., 2013).

本次研究柱塞样取自水下分流河道骨架砂体，在沉积微相带比较单一的情况下，由图 7可以看出随着砂岩粒度变粗，储层孔渗性能逐渐变好.而根据X衍射的结果，储集层品质指数RQI随着砂岩成分成熟度的增大(石英含量增高)而增大，而随着泥质含量的增加则减小.薄片观察亦表明，面孔率较高的总是出现在颗粒粒度较粗、杂基含量少的层段，说明沉积微相对巴什基奇克组致密砂岩储层孔隙结构特征具有一定的先天控制作用.

致密砂岩气藏最基本的特征就是储层致密、物性差，在一定的沉积环境的基础上，成岩作用控制了储层致密化程度(李建忠等，2012).主要就是沉积物进入埋藏成岩环境后将发生一系列矿物组分上的变化和调整，表现为在温度、压力和流体作用下，沉积组分之间、沉积组分和孔隙水之间将发生一系列成岩变化，因此其孔隙演化和物性主要受各种成岩作用控制(赖锦等，2013c).如果说沉积作用是决定储层孔隙结构的先决条件，那么成岩作用则是控制孔隙结构差异的关键因素，沉积作用通常决定了储层孔隙结构原始面貌，而沉积物经历的不同类型和强度的成岩作用改造，则控制了孔喉演化进程并最终形成现今储层孔隙结构面貌(张创等，2012).岩石的孔隙结构与岩石的压实程度、颗粒大小、分选性、接触方式有密切的关系(石玉江等，2012).未经改造的原始砂质沉积物，以原生粒间孔为主，孔隙度和渗透率的相关性明显(连承波等，2010).强烈的压实、胶结和黏土矿物转化等将造成储层孔隙变小，喉道变窄，结构复杂，连通性差(姚泾利等，2013)，溶蚀作用又可使孔隙变大，喉道变宽，连通性变好(庞振宇等，2013).

总体而言，克深地区巴什基奇克组储层所经历的压实作用对孔隙结构的破坏较严重且具有不可逆性，除上覆沉积物的重力压实外，侧向上的构造挤压也是造成该储层压实致密的一方面因素.尤其是在一些粒度较细、泥质含量较高或者是颗粒分选较差，砂泥混杂的层段，压实作用对储集岩孔隙结构的破坏最大(图 8a和8b)(Mckinley et al., 2011；Mansurbeg et al., 2012；Walderhaug et al., 2012)，压实过程中塑性岩屑占据孔隙空间、堵塞喉道，原生孔隙缩小，形状逐渐变为三角形，喉道也将由孔隙缩小型、缩颈型变成片状、弯片状(图 3g，3h和3o).

自生矿物的胶结和充填作用一方面使砂岩孔喉半径缩小，孔隙向晶间孔转化，另一方面堵塞喉道而使砂岩的孔隙连通性变差，喉道由片状、弯片状转变为管束状，渗透率降低(Ajdukiewicz and Lander， 2010；Mckinley et al., 2011).尤其是伊利石和伊蒙混层等粘土矿物的胶结将缩小孔隙，同时堵塞喉道，使孔喉变得迂回曲折(张创等，2012)(图 8c和8d).

由于溶蚀作用的改造，可使岩石的孔隙变大，喉道变宽，孔隙度增加，渗透性变好(连承波等，2010)，溶蚀作用在增加储层储集空间的同时，也将改善孔喉连通性(图 3e和3f，图 8e和8f).致密砂岩储层常以微孔隙为主，溶蚀作用形成的粒内、粒间溶孔对微观孔隙结构的改善是非常显著的，但此时的孔喉分选通常相对较差.

在强烈的压实压溶及胶结作用下，连通性较好的原生孔隙损耗殆尽，形成了以成岩溶孔为主、多孔隙类型共存的孔喉组合特征，储层中大部分孔隙被限制性喉道所控制，造成储层中存在多种孔隙喉道类型，细小及无效喉道占喉道数量绝大部分，孔喉分选系数大、退汞效率低(景成等，2013). 3.3 构造作用

构造对储层的影响是双重的，一方面构造挤压可以增加压实作用的强度，对砂岩成岩压实有重要的影响.另一方面构造运动还可以使致密、脆性大的砂岩发生破裂而形成裂缝.裂缝既能提高储层的渗透性，也能增加储层的非均质性(寿建峰等，2003；王瑞飞和孙卫，2009).然而由于进行压汞分析的岩心柱塞样通常取自岩心的基质致密部位，一般不发育宏观构造裂缝(赖锦等，2013a).成岩过程中形成的微裂缝除加剧储层物性差异外，在毛细管压力曲线上也可以得到反映，一般排驱压力低，而最大孔喉半径和分选系数都比较大，曲线平缓段不明显或有波动变化，最大进汞饱和度和退汞效率均比较高(王瑞飞和孙卫，2009；高辉等，2011)，微裂缝是除基质孔隙结构以外影响砂岩储集性能与渗流特征的重要因素(李杪等，2013).铸体薄片观察(图 3I和3J)和柱塞样常规物性分析(图 2)均表明巴什基奇克组储层中普遍发育微裂缝.根据克深1井、克深201和克深202井共17个岩样的核磁共振实验结果，巴什基奇克组储层T2截止值(回波间隔Te=0.6 ms)在1.5～2.8 ms之间，平均为2.16 ms，束缚水饱和度较高，介于38.48%～50.73%，平均43.10%，符合典型致密砂岩气储层小孔喉体系大为发育的特征.岩样饱含水的核磁T2谱分布多呈单峰状态，以小孔为主，众多岩样存在拖尾现象(存在100 ms以上的长弛豫组份)，也说明储层普遍发育微裂缝(图 9).普遍发育的微裂缝是导致孔喉结构的非均质性较强，难以依靠一种参数实现孔隙结构定量表征的主要原因.

总体上巴什基奇克组储层铸体薄片下的粒间体积(Intergranular Volume，IGV，为现今能观测到的粒间体积和胶结物体积之和，也称Minus Cement Porosity)为20%左右(图 3a，3c，3e和3f)，远低于压实作用使砂岩的原生粒间孔隙体积减小的理论极限值26%，除压实压溶作用的影响外(Harris，2006；Taylor et al., 2010；王秀平和牟传龙，2013)，侧向上的构造挤压也是储层减孔的一部分原因.寿建峰等(2003)的研究表明构造侧向造成的压实减孔量可以是砂岩总压实减孔量的2.5%～23.6%(寿建峰等，2003)，这也是构造因素影响巴什基奇克组致密砂岩储层的一种途径. 4 结 论

(1)巴什基奇克组储层以岩屑长石砂岩和长石岩屑砂岩为主，成分成熟度较低和结构成熟度中等偏高，物性总体较差，孔渗关系复杂.

(2)储层孔隙类型多样，成岩溶孔、原生粒间孔与微孔隙等共存，且喉道细小，孔喉组合类型主要以中孔微喉和小孔微喉型为主，孔隙间的连通性很差.

(3)根据管压力曲线形态和排驱压力、最大孔喉半径和物性参数等，可将储层基质孔隙结构划分为4种类型，受沉积、成岩和构造因素影响，导致孔喉结构的非均质性较强.

(4)巴什基奇克组储层孔隙结构受沉积微相的先天条件控制，而同一沉积微相砂体粒度和成分的差异也将进一步导致储集岩孔隙结构的差异性.

(5)成岩作用是造成巴什基奇克组储层孔隙结构非均质性的主要成因，强烈的压实、胶结和粘土矿物转化等将造成储层孔隙变小，喉道变窄，结构复杂，连通性差，溶蚀作用又可使孔隙变大，喉道变宽，连通性变好.

(6)侧向上构造挤压进一步减孔，而伴随构造裂缝产生的微裂缝是改善储层物性和增强孔隙结构非均质性的另一重要因素.